Knowledge distillation is a learning paradigm for boosting resource-efficient graph neural networks (GNNs) using more expressive yet cumbersome teacher models. Past work on distillation for GNNs proposed the Local Structure Preserving loss (LSP), which matches local structural relationships defined over edges across the student and teacher's node embeddings. This paper studies whether preserving the global topology of how the teacher embeds graph data can be a more effective distillation objective for GNNs, as real-world graphs often contain latent interactions and noisy edges. We propose Graph Contrastive Representation Distillation (G-CRD), which uses contrastive learning to implicitly preserve global topology by aligning the student node embeddings to those of the teacher in a shared representation space. Additionally, we introduce an expanded set of benchmarks on large-scale real-world datasets where the performance gap between teacher and student GNNs is non-negligible. Experiments across 4 datasets and 14 heterogeneous GNN architectures show that G-CRD consistently boosts the performance and robustness of lightweight GNNs, outperforming LSP (and a global structure preserving variant of LSP) as well as baselines from 2D computer vision. An analysis of the representational similarity among teacher and student embedding spaces reveals that G-CRD balances preserving local and global relationships, while structure preserving approaches are best at preserving one or the other.


翻译:知识蒸馏是一种利用更直观但又繁琐的教师模型提升资源节能图形神经网络的学习范例。过去关于GNNS蒸馏工作曾提出“地方结构保护损失”,与学生和教师节点嵌入空间中超边缘界定的地方结构关系相匹配。本文研究是否保留了教师将图形数据嵌入图形数据如何成为GNS更有效性蒸馏目标的全球地形学,因为真实世界图往往包含潜在互动和杂乱的边缘。我们提议“对比代表性蒸馏(G-CRD)”图表(G-CRD)采用对比学习,通过将学生节点嵌入与教师在共享代表空间中的节点匹配,从而隐含地保存全球地形学。此外,我们引入了一套关于大规模真实世界数据集的扩大基准,因为教师和学生GNNNS之间的性差是不可忽略的。 4个数据集和14个混合的GNNNF结构的实验表明,G-RCD始终在保存性GNNS和学生空间结构中保持最佳平衡和稳健的成绩和稳健健性,同时将GSP的GSP和GSP的模型结构展示了一种全球结构,并展示了全球模型结构的模型结构。

0
下载
关闭预览

相关内容

因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
241+阅读 · 2020年4月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
91+阅读 · 2019年10月10日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
13+阅读 · 2017年9月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
22+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Directional Graph Networks
Arxiv
27+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
100+阅读 · 2020年3月4日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
13+阅读 · 2019年3月10日
VIP会员
相关资讯
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
13+阅读 · 2017年9月24日
相关论文
Arxiv
22+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Directional Graph Networks
Arxiv
27+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
100+阅读 · 2020年3月4日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
13+阅读 · 2019年3月10日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员